FR2587812A1 - Interface device for a microcomputer for control in industrial automation, robotics and instrumentation - Google Patents

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output

Abstract

The invention relates to an interface cabinet for a microcomputer, with a multi-bus structure and power supplies for detectors and actuators. It makes it possible to produce automation systems from a professional microcomputer without risking incompatibilities. It minimises the influence of electrical parasites. It consists of a cabinet in which are grouped the input and output logic state indicators, the input simulation switches, and the output manual control switches. It possesses latches for outputs working in background time with respect to the microcomputer. The device according to the invention is particularly intended for small or mid-range systems programmed in BASIC or other high-level languages.

Description

La présente invention concerne un coffret électronique autonome de commande d'Automatismes,de Robots ou de Machines-Outils à partir d'un MicroOrdinateur
Les interfaces en coffret autonome avec alimentations isolées pour détecteurs et actionneurs,et un coupleur multibus vers le micrordinateur n'existaient sur le marché . Les Interfaces que l'on trouvait sur le marché sont constitués par une série de cartes avec des alimentations extérieures pour capteurs et actionneurs . L'ensemble une fois cablé est sensible aux parasites électriques,d'où la nécessité de nombreux filtres couteux.The present invention relates to a stand-alone electronic box for controlling Automatisms, Robots or Machine-Tools from a Micro-Computer
The interfaces in a stand-alone enclosure with isolated power supplies for detectors and actuators, and a multibus coupler to the microcomputer did not exist on the market. The interfaces found on the market consist of a series of cards with external power supplies for sensors and actuators. The whole once wired is sensitive to electrical noise, hence the need for many expensive filters.

Ces interfaces étaient des périphériques pour des ordinateurs déterminés
Le coffret interface selon l'invention permet de rémédier à ces inconvénients
Il a une structure multibus vis à vis de l'ordinateur.Il permet un câblage des détecteurs et des actionneurs,radiant à partir du coffret.These interfaces were peripherals for specific computers
The interface box according to the invention makes it possible to remedy these drawbacks
It has a multibus structure with respect to the computer. It allows the wiring of detectors and actuators, radiant from the box.

Selon le premier mode de fonctionnement le couplage se fait en utilisant le bus de l'ordinateur.According to the first operating mode, the coupling is done using the computer bus.

L'interface possède un comparateur logique pour les poids forts de l'adresse ou l'interface doit etre adressé par 1 'ordinateur
Dans une forme de réalisation préférentielle , ce comparateur ainsi que le dispositif de sélection d'adresse en fonction de l'ordinateur utilisé se trouve dans un boitier faisant partie du cordon de raccordement entre l'ordinateur et l'interface.Le changement d'ordinateur conduit à refaire le cordon entre l'ordinateur et l'interface ,on profitera de l'opération pour afficher la nouvelle adresse de l'interface pour le nouveau ordinateur.The interface has a logical comparator for the most significant addresses where the interface must be addressed by the computer
In a preferred embodiment, this comparator as well as the device for selecting the address according to the computer used is located in a box forming part of the connection cord between the computer and the interface. leads to redo the cord between the computer and the interface, we will take advantage of the operation to display the new address of the interface for the new computer.

Le fait de regrouper les interrupteurs de simulation et de commande manuelle, les voyants indiquant 1 'état des entrées et des sorties sur le coffret d'une part et le fait d'avoir des alimentations électriques séparées et incorporées pour les détecteurs et pour les actionneurs de l'autre permet un cablage extérieur en étoile à partir du coffret . Cette invention permet d'éviter les boucles de câblage provoquant des parasites pouvant perturber le fonctionnement de l'ordinateur ,puisque dans ce mode de fonctionnement le bus de 1 'ordinateur est branché directement à l'interface.Grouping the simulation and manual control switches, the LEDs indicating the state of the inputs and outputs on the cabinet on the one hand and having separate and incorporated power supplies for the detectors and for the actuators on the other allows external star wiring from the cabinet. This invention makes it possible to avoid wiring loops causing parasites which can disturb the operation of the computer, since in this operating mode the bus of the computer is connected directly to the interface.

Le coffret d'interface possède un module de conversion série-parallèle et parallèle-série comprenant un micro-processeur,un PIA,un ACIA et une mémoire morte programmable ,définissant le protocole et la transmission des informations. Ce module permet un deuxième mode de commande par l'ordinateur par l'intermédiaire de la liaison série RS232C que possèdent la plupart des micro-ordinateurs professionnels.Le bus du micro-processeur interne remplace le bus de commande de 1 'ordinateur.0n enlèvera dans ce cas le cordon bus. The interface box has a serial-parallel and parallel-serial conversion module comprising a microprocessor, a PIA, an ACIA and a programmable read-only memory, defining the protocol and the transmission of information. This module allows a second mode of control by the computer via the RS232C serial link that most professional microcomputers have. The internal microprocessor bus replaces the control bus of the computer. in this case the bus cable.

Dans un troisième mode de fonctionnement on utilise la sortie CENTRONICS que possèdent la plupart des micro-ordinateurs ,pour réaliser des sorties rapides
Dans une réalisation les échanges se font de la facon suivante.Chaque octet qui sort du bus Centronics contient à la fois l'adresse d'un port de 1 'interface et les données de ce port.De cette façon 1 'interface objet de la présente invention permet à l'ordinateur de commander un organe d'automatisme dans le minimum de temps.Une autre caractéristique intéressante de cette technique vient du fait qu'avec un seul mot de 8 bits l'ordinateur l'ordinateur peut commander jusqu'à 64 actions différentes(16 ports de 4bits)
Dans une réalisation préférentielle , pour obtenir une réaction rapide les bascules des ports de sortie de l'interface activés par 1 'ordinateur activent à leur tour des bascules qui commandes les organes d'automatisme.In a third operating mode, the CENTRONICS output, which most microcomputers have, is used to achieve rapid outputs.
In an embodiment, the exchanges are done in the following way. Each byte which leaves the Centronics bus contains both the address of a port of the interface and the data of this port. In this way the interface object of the present invention allows the computer to control an automation device in the shortest time. Another interesting feature of this technique is that with a single 8 bit word the computer can control up to 64 different actions (16 4-bit ports)
In a preferred embodiment, in order to obtain a rapid reaction, the flip-flops of the interface output ports activated by the computer in turn activate flip-flops which control the automation organs.

Le but est de supprimer immédiatement l'action commandée par l'ordinateur quand le signal d'acquitement arrive Cette réalisation permet une réaction rapide de l'interface , meme avec un ordinateur relativement lent
Cette rapidité permet le positionnement des moteurs pas à pas et des moteurs à courant continu par l'interface
Selon une forme de réalisation préférentielle , l'interface comporte un coffret avec une face supérieure plus ou moins inclinée et comportant des interrupteurs pour simulation d'entrées.L'action de ces interrupteurs peut etre inhibée par un interrupteur général ayant une entrée vers l'ordinateur permettant à ce dernier de savoir si l'interface est en mode simulation ou en mode réel.The goal is to immediately remove the action commanded by the computer when the acknowledgment signal arrives. This embodiment allows a rapid reaction of the interface, even with a relatively slow computer.
This speed allows positioning of stepper motors and DC motors via the interface
According to a preferred embodiment, the interface comprises a box with a more or less inclined upper face and comprising switches for simulating inputs. The action of these switches can be inhibited by a general switch having an input towards the computer allowing the latter to know whether the interface is in simulation mode or in real mode.

Selon une variante le coffret a la forme d'un tiroir Rack avec des voyants constitués par des diodes électroluminescentes sur la face avant
L'interface possède également des interrupteurs permettant de commander directement des actionneurs .L'action de ces interrupteurs peut être inhibée par un interrupteur général ayant une entrée vers l'ordinateur permettant à ce dernier de savoir si l'interface est en mode MANUEL ou en mode AUTO.According to a variant, the box has the form of a rack drawer with indicators constituted by light-emitting diodes on the front face.
The interface also has switches allowing direct actuation of actuators. The action of these switches can be inhibited by a general switch having an input to the computer allowing the latter to know whether the interface is in MANUAL mode or in AUTO mode.

Selon une forme de réalisation l'interface est isolée galvaniquement d'une part des entrées et d'autre part des sorties.Les entrées et les sorties sont également galvaniquement isolées et le caAble bus pour le couplage direct sur le bus micro processeur de 1 'ordinateur se trouve sur la face avant du coffret interface.According to one embodiment, the interface is galvanically isolated on the one hand from the inputs and on the other hand from the outputs. The inputs and outputs are also galvanically isolated and the caAble bus for direct coupling to the microprocessor bus of 1 ' computer is located on the front of the interface box.

Selon une forme de réalisation , la sortie de l'ordinateur vers l'interface se fait par le bus Centronics qui'a l'avantage d'etre très rapide et l'entrée vers l'ordinateur à partir de l'interface se fait par opto-coupleurs sur le clavier en parallèle avec 16 touches de ce dernier.According to one embodiment, the output from the computer to the interface is by the Centronics bus which has the advantage of being very fast and the input to the computer from the interface is by opto-couplers on the keyboard in parallel with 16 keys of the latter.

Selon toutes les formes de réalisations précitéas,à la mise sous tension un dispositif électrique permet de neutraliser le fonctionnement de l'interface pour éviter des incidents tant que l'ordinateur n'a pas pris le controle de l'interface.According to all of the abovementioned embodiments, on powering up an electrical device makes it possible to neutralize the operation of the interface to avoid incidents as long as the computer has not taken control of the interface.

Selon toutes les formes de réalisations précibées les capteurs et actionneurs sont galvaniquement isolés par rapport -à l'électronique de l'interface et de l'ordinateur.According to all of the precibed embodiments, the sensors and actuators are galvanically isolated from the electronics of the interface and the computer.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à la commande de machines spéciales ou de robots à la place des automates programmables.The device according to the invention is particularly suitable for controlling special machines or robots in place of programmable controllers.

La possibilité pour l'ordinateur d'utiliser des langages évolués fait de ce dispositif un instrument puissant . Sa structure multibus lui permet de s'adapter pratiquement à tous les micro-ordinateurs . Ce dispositif est aussi bien adapté à l'instrumentation dans les laboratoires. The possibility for the computer to use advanced languages makes this device a powerful instrument. Its multibus structure allows it to adapt to practically all microcomputers. This device is also well suited to instrumentation in laboratories.

Claims (21)

REVENDICATIONS 1)Dispositif Interface pour micro-ordinateur pour commande d'automatismes ou de robots caractérisé en ce qu'il comporte un coffret avec alimentations incorporées pour détecteurs et actionneurs,et possédant une structure à bus multiple par rapport à l'ordinateur.1) Interface device for microcomputer for controlling automations or robots characterized in that it comprises a box with incorporated power supplies for detectors and actuators, and having a multiple bus structure with respect to the computer. 2)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des interrupteurs de test d'entrées escamotables par un contact général.2) Device according to claim 1 characterized in that it comprises retractable input test switches by a general contact. 3)Dispositif selon la revendication 1 ou les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il possède des inverseurs permettant la commande des organes d'automatisme en manuel si un contact général l'autorise.3) Device according to claim 1 or claims 1 and 2 characterized in that it has inverters allowing the control of the automation organs in manual if a general contact authorizes it. 4)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé qu'il possède une alimentation isolée galvaniquement avec l'électronique de l'interface et qui sert à alimenter les actionneurs.4) Device according to claim 1 characterized that it has a galvanically isolated power supply with the electronics of the interface and which is used to power the actuators. 5)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il possède une alimentation galvaniquement isolée avec 1 'électronique de 1 'interface et qui sert à alimenter les détecteurs.5) Device according to claim 1 characterized in that it has a galvanically isolated power supply with one electronic interface and which is used to power the detectors. 6)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un module électronique gérant le protocole de communication et la transmission des informations pour l'Interface vis à vis de 1 'ordinateur6) Device according to claim 1 characterized in that it comprises an electronic module managing the communication protocol and the transmission of information for the Interface with respect to one computer 7)Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce qu'il comporte un microprocesseur et une mémoire morte contenant les programmes gérant le protocole et la transmission.7) Device according to claims 1 and 6 characterized in that it comprises a microprocessor and a read-only memory containing the programs managing the protocol and the transmission. 8)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'en mode de fonctionnement avec couplage direct de l'interface sur le Bus de l'ordinateur la sélection des poidsOfortss(8 à 12 bits) des adresses des ports de l'interface se fait grace a des contacts électriques actionnables par l'utilisateur.8) Device according to claim 1 characterized in that in operating mode with direct coupling of the interface on the computer bus the selection of the weightOfortss (8 to 12 bits) of the addresses of the ports of the interface is done thanks to electrical contacts that can be activated by the user. 9)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le coffret a la forme d'un pupitre avec la face supérieure plus ou moins inclinée et portant des interrupteurs de test et de voyants d'état logique des entrées et des sorties.9) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the box has the form of a desk with the upper face more or less inclined and carrying test switches and logic status indicators of the inputs and outputs . 10)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le coffret a la forme d'un tiroir Rack avec des voyants d'état logique des entrées et des sorties sur la face avant.10) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the box has the form of a rack drawer with logic status indicators of the inputs and outputs on the front face. 11)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des bascules de commande de sortie vers des organes d'automatisme.Ces bascules peuvent être remis à 1 'état inactif par le signal d'acquitement correspondant à l'organe commandé. 11) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises flip-flops for controlling output to automation devices. These flip-flops can be returned to the inactive state by the acknowledgment signal corresponding to the 'organ ordered. 12)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il possède un mode de transmission série bidirectionnelle dont le protocole et la transmission sont déterminés par une mémoire morte programmable.12) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it has a bidirectional serial transmission mode, the protocol and transmission of which are determined by a programmable read only memory. 13)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il possède un mode de fonctionnement mixte avec utilisation du bus Centronics et une sortie série RS232C ou niveau 5V.13) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it has a mixed operating mode with use of the Centronics bus and an RS232C or 5V level output. 14)Dispositif selon les revendications 1 et 13 caractérisé en ce que l'octet qui sort du bus centronics de l'ordinateur contient à la fois-l'adresse et les données pour un port de l'interface.14) Device according to claims 1 and 13 characterized in that the byte which leaves the centronics bus of the computer contains both the address and the data for a port of the interface. 15)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module assurant le couplage direct sur le bus micro-processeur de l'ordinateur et le module assurant la liaison série se trouvent sur des cartes électroniques séparées.Chaque carte peut fonctionner sans l'autre.15) Device according to claim 1 characterized in that the module ensuring the direct coupling on the microprocessor bus of the computer and the module ensuring the serial link are on separate electronic cards. Each card can operate without the other . 16)Dispositif selon la revendicationlcaractérisé en ce que dans le cas d'un couplage direct sur le bus de l'ordinateur le connecteur de liaison entre l'ordinateur et l'interface trouve sur la face avant du coffret Interface. 16) Device according to claimlcaractérisé in that in the case of a direct coupling on the bus of the computer the connector of connection between the computer and the interface found on the front face of the Interface box. 17)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que à la mise sous tension du coffret ,un mécanisme électrique permet de mettre l'interface en mode manuel ou en un mode inactif par rapport à la machine à commander17) Device according to claim 1 characterized in that when powering the box, an electrical mechanism allows to put the interface in manual mode or in an inactive mode relative to the machine to be controlled 18)Dispositif selon les revendications 1 et 17 caractérisé en ce que les voyants d'état sont des diodes électroluminescentes.18) Device according to claims 1 and 17 characterized in that the status LEDs are light emitting diodes. 19)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans le cas de l'utilisation du bus Centronics du micro-ordinateur pour commander l'interface ce dernier peut commandeur jusqu'à 16 ports de 4 bits ou 16 moteurs pas à pas différents.Ce résultat est obtenu en partageant le mot de 8 bits du port Centronics en 2 mots de 4 bits.Le premier sélectionne le port ou le moteur pas à pas et le deuxième les 4 phases de commutation du moteur.19) Device according to claim 1 characterized in that in the case of the use of the Centronics bus of the microcomputer to control the interface the latter can control up to 16 4-bit ports or 16 different stepper motors. This is achieved by dividing the 8-bit word from the Centronics port into 2 4-bit words. The first selects the port or stepper motor and the second selects the 4 motor switching phases. 20)Dispositif selon la revendication 1 et 19 caractérisé en ce que l'entrée vers l'ordinateur se fait par des opto-coupleurs directement au niveau du clavier ,en parallèle avec les touches.20) Device according to claim 1 and 19 characterized in that the entry to the computer is made by opto-couplers directly at the keyboard, in parallel with the keys. 21)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les entrées et les sorties de l'interface en contact avec les organes d'automatisme sont isolées galvaniquement avec l'interface et avec le micro-ordinateur. 21) Device according to claim 1 characterized in that the inputs and outputs of the interface in contact with the automation elements are galvanically isolated with the interface and with the microcomputer.
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